Re: [问题] 为什么相机的动态范围比人眼还弱？
楼主: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 18:15:12
抱歉要回答这个问题，可能会解释到细胞生物学相关的东东
如果想直接看结论的可以直接拉到最后一页看结论 :)
这边引用一下之前上课用的投影片：
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这张解释了视网膜感光层内含视锥细胞和视杆细胞
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无论是视锥细胞或是视杆细胞内都含有堆叠多层的感光层
以增加捕捉光子的效率
感光层是类似细胞膜的延伸，上面富含视感光蛋白 (rhodopsin)
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感光蛋白内部含有一个关键元素：Retinal
在没有光线刺激时，Retinal呈现一个弯曲的结构(cis-form|顺式)
当吸收到特定能阶的光线后，Retinal产生异构化，变成trans-form|反式
这个构型的改变会推动感光蛋白结构上的一个"开关"(某个residue)
使感光膜蛋白产生形变，推动下游的反应
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Rhodopsin可和Gαβγ蛋白组成GPCR (G Protein Couple Receptor)复合体
形成感知光线->传递化学讯号的巨大机器
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这张是完整的讯息传递路径图
视细胞上面的感光层上面的Rhodopsin里面的Retinal接受到光讯号 (嗯，多层嵌套)
Retinal产生异构化->推动Rhodopsin产生形变->推动Gβγ蛋白将GTP去磷酸化
高浓度的GDP将PDE活化->活化后的PDE将Cyclic GMP代谢成GMP->PDE将纳钾离子通道关闭
膜上原本维持的静止膜电位被破坏->中断的电讯号产生
最后大脑将中断的电讯号解释成视觉讯号
======以下开始解释人眼HDR效果的来源=====
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Rhodopsin与Gαβγ蛋白组成的GPCR Complex形成了感知->化学讯号传递的机构
但这个机构产生讯号的过程为一个负回馈的模式：
Rhodopsin产生讯号->Gβγprotein在将GTP去磷酸化时造成自己本身磷酸化
(磷酸根从GTP身上转到G protein身上)
而Gβγprotein本身可供磷酸化的磷酸结合位是有限的
当所有磷酸位都被磷酸化之后，该GPCR Complex便丧失了传递讯号至下游的能力
因此，在G protein传递讯号的同时也降低了往后传递讯号的能力
(也就是该GPCR Complex "感光度"的下降)
而若在所有磷酸位都被磷酸化之后，继续给予高强度的光讯号刺激
细胞便会启动保护机制，派遣Arrestin将G protein上的磷酸位"盖住"
此时，该GPCR Complex正式宣布暂时报废，无法在短时间内传递出任何讯号
这也是为何人眼在直视强光之后，即使回头望向不那么明亮的区域
依然会在视野上留下一个原本强光源形状的"暗班"
因为此视网膜区域视细胞上的感光复合体都暂时性的"报废"了
需要等待细胞将所有被异构化的Retinal重新转成Cis-form
并让Arrestin离开G protein解除对其的保护管束 (需要比较长的时间)
该区域内的感光细胞才能重新恢复作用
==========总结，懒得看细胞内部生理机制的可以直接看这边==========
人类眼球视网膜上的感光细胞会动态、迅速的调整对光线的敏感度
使视网膜上各区域的感光度不同
如果想直接看结论的可以直接拉到最后一页看结论 :)
这边引用一下之前上课用的投影片：
这张解释了视网膜感光层内含视锥细胞和视杆细胞
无论是视锥细胞或是视杆细胞内都含有堆叠多层的感光层
以增加捕捉光子的效率
感光层是类似细胞膜的延伸，上面富含视感光蛋白 (rhodopsin)
感光蛋白内部含有一个关键元素：Retinal
在没有光线刺激时，Retinal呈现一个弯曲的结构(cis-form|顺式)
当吸收到特定能阶的光线后，Retinal产生异构化，变成trans-form|反式
这个构型的改变会推动感光蛋白结构上的一个"开关"(某个residue)
使感光膜蛋白产生形变，推动下游的反应
Rhodopsin可和Gαβγ蛋白组成GPCR (G Protein Couple Receptor)复合体
形成感知光线->传递化学讯号的巨大机器
这张是完整的讯息传递路径图
视细胞上面的感光层上面的Rhodopsin里面的Retinal接受到光讯号 (嗯，多层嵌套)
Retinal产生异构化->推动Rhodopsin产生形变->推动Gβγ蛋白将GTP去磷酸化
高浓度的GDP将PDE活化->活化后的PDE将Cyclic GMP代谢成GMP->PDE将纳钾离子通道关闭
膜上原本维持的静止膜电位被破坏->中断的电讯号产生
最后大脑将中断的电讯号解释成视觉讯号
======以下开始解释人眼HDR效果的来源=====
Rhodopsin与Gαβγ蛋白组成的GPCR Complex形成了感知->化学讯号传递的机构
但这个机构产生讯号的过程为一个负回馈的模式：
Rhodopsin产生讯号->Gβγprotein在将GTP去磷酸化时造成自己本身磷酸化
(磷酸根从GTP身上转到G protein身上)
而Gβγprotein本身可供磷酸化的磷酸结合位是有限的
当所有磷酸位都被磷酸化之后，该GPCR Complex便丧失了传递讯号至下游的能力
因此，在G protein传递讯号的同时也降低了往后传递讯号的能力
(也就是该GPCR Complex "感光度"的下降)
而若在所有磷酸位都被磷酸化之后，继续给予高强度的光讯号刺激
细胞便会启动保护机制，派遣Arrestin将G protein上的磷酸位"盖住"
此时，该GPCR Complex正式宣布暂时报废，无法在短时间内传递出任何讯号
这也是为何人眼在直视强光之后，即使回头望向不那么明亮的区域
依然会在视野上留下一个原本强光源形状的"暗班"
因为此视网膜区域视细胞上的感光复合体都暂时性的"报废"了
需要等待细胞将所有被异构化的Retinal重新转成Cis-form
并让Arrestin离开G protein解除对其的保护管束 (需要比较长的时间)
该区域内的感光细胞才能重新恢复作用
==========总结，懒得看细胞内部生理机制的可以直接看这边==========
人类眼球视网膜上的感光细胞会动态、迅速的调整对光线的敏感度
使视网膜上各区域的感光度不同
作者: CREA (黒髪ロング最高！) 2017-08-20 18:19:00
专业推
作者: lvlvlv2g (可悲生活的落魄人生) 2017-08-20 18:20:00
这篇需要被看见
作者: GPX2000 (阿忠) 2017-08-20 18:24:00
推
作者: twfroggen (小庸) 2017-08-20 18:25:00
嗯 跟我想的一样
作者: Parodius (NLS.TW) 2017-08-20 18:28:00
专业推
作者: rugger5566 (Lady) 2017-08-20 18:38:00
推
作者: aztec1234 (调适生活) 2017-08-20 18:40:00
这就是隔行如隔山...
作者: tukry (托奇) 2017-08-20 18:47:00
推推！
作者: AXby (A纸) 2017-08-20 19:00:00
快推不然别人以为我看不懂
作者: Worker (秃鹰) 2017-08-20 19:03:00
一类组只能跪着推了XD
作者: pooldodo (破渡渡) 2017-08-20 19:06:00
同是生科推
作者: canandmap (地图上的流浪者) 2017-08-20 19:08:00
不能只有我看到&推文!原po可否借分享到FB呢?
楼主: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 19:11:00
一朝生科人，终身科科人，QQTo C大：OK~ (希望内文不要出错><)
作者: h2894675 (边边) 2017-08-20 19:16:00
跪着推文Orz
作者: PF30 2017-08-20 19:20:00
所以就是一个很厉害的生物减光机制吗 @@
作者: angel5566 (56天使) 2017-08-20 19:21:00
cis-是顺式，trans-是反式
作者: canandmap (地图上的流浪者) 2017-08-20 19:23:00
To 原po:感谢!
楼主: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 19:26:00
抱歉17楼我智障了，修正一下><To 16楼：感觉如果称为“减讯”机制比较符合？
作者: jasonher (jasonher) 2017-08-20 19:35:00
推专业文 (爱生物的二类组
作者: LoveBea (德川田信秀) 2017-08-20 19:46:00
推
作者: EF1635mm (f4L IS USM) 2017-08-20 19:48:00
看不懂也要跪着看完补推
作者: atony8155 (shoster) 2017-08-20 19:59:00
既然人类已经非常了解人眼感光的原理，想请问相机是有机会追上人眼的吗？谢谢
作者: yankae (kerker) 2017-08-20 20:02:00
优文 推推!
作者: bowbowthru (bowbowthru) 2017-08-20 20:08:00
推
作者: cft104 (cft104) 2017-08-20 20:23:00
您干嘛这么专业......
作者: hawk920412 (慢鹰飞) 2017-08-20 20:27:00
我只看得懂最后一段XDD
作者: yenchieh1102 (香蕉史塔克) 2017-08-20 20:28:00
回楼上：有机会，看看iphone的HDR就知道了
作者: TarokoSam (太鲁阁天空) 2017-08-20 20:44:00
好强啊(跪)
作者: mattjhang (matt) 2017-08-20 21:03:00
那个其实rod cell是含rhodopsin(视紫),主要负责低光的视觉，cone cell含iodopsin(碘视紫),负责高亮度的视觉跟颜色
作者: ll796462 (Liz) 2017-08-20 21:06:00
推专业‼ 完全没印象曾在胞生学过XD
作者: allanex (大孟) 2017-08-20 21:10:00
快推免得被发现看不懂
作者: Laviathan 2017-08-20 21:14:00
快推不然别人以为我看不懂
作者: a910115 2017-08-20 21:21:00
同为生科人推个
作者: loverossi46 (汤玛士回旋) 2017-08-20 21:23:00
反正我是信了
作者: s04416 (秋羽) 2017-08-20 21:28:00
推推
作者: anandydy529 (AndyAWD) 2017-08-20 21:35:00
好险我只看的懂第一行在写什么
作者: morgan1011 (摩根) 2017-08-20 21:40:00
钓到高手惹
作者: fiiox3 (飙速宅男) 2017-08-20 22:08:00
太神惹
作者: unojazz (Uno是一的意思) 2017-08-20 22:10:00
推
作者: jeff7691 (ANAN) 2017-08-20 22:25:00
我还觉得人眼的对焦性能超强大的，对近对远随心所欲突然想到，那有些明暗的视觉错觉也是因为这个原因吗?![]()
" target="_blank" rel="nofollow">
![]()
" target="_blank" rel="nofollow">作者: ferrinatice (Fervent Apprentice) 2017-08-20 22:53:00
推
作者: Liangsr1 (BANANA) 2017-08-20 22:53:00
专业推
作者: rjhowmanyo (RJ) 2017-08-20 23:18:00
看不懂 但是好像不推又不行 XD
作者: PF30 2017-08-20 23:41:00
另外很好奇大脑怎么知道要把变形修正
楼主: jhangyu (jhangyu) 2017-08-20 23:52:00
视网膜不是平的喔～是贴在眼球一侧成球体的一个抛物面要修正的变形量应该比较少吧？(吗？
作者: mattjhang (matt) 2017-08-21 00:10:00
人眼的对焦调整结构就真的只有睫状肌，它收缩或舒张会调整水晶体的曲率，所以就可以对焦在近或远处，正常的眼睛聚焦有两个，角膜(屈光度52.9D)，水晶体(最大约7D)，所以焦距大概是1m/60=17mm
楼主: jhangyu (jhangyu) 2017-08-21 00:12:00
推楼上专业啊我不能推，QQ
作者: mattjhang (matt) 2017-08-21 00:13:00
至于瞳孔，就相当于光圈，可是我忘记它的大小了XD
作者: likeyousmile 2017-08-21 00:14:00
推
作者: mattjhang (matt) 2017-08-21 00:16:00
然后那个错觉应该只是大脑内的判断，为了辨别颜色远近立体之类做出的判断结果。我认为跟眼睛应该没有关系(吧？
作者: eson031545 (羊羊) 2017-08-21 00:18:00
文组看不懂呜呜
作者: mazmaitag56 2017-08-21 00:31:00
快推不然别人以为我看不懂
作者: jeff7691 (ANAN) 2017-08-21 00:52:00
感恩专业解说推
作者: dcdc (redflag) 2017-08-21 02:56:00
不过把暗的区域看成亮的要用什么讯息传递机制解释比较好啊~?
作者: k13223344 (EJ) 2017-08-21 03:42:00
推推推推！！！！！！！！！
作者: strike5566 (好球56) 2017-08-21 05:50:00
优质好文
作者: erasdfer (~飞翔~) 2017-08-21 07:28:00
推
作者: boy78125 (秋风) 2017-08-21 08:04:00
专业推!!
作者: wangleo ( Dark Side...) 2017-08-21 08:17:00
很佩服这么细致的研究,对治疗盲人视力一定也很有帮助!
作者: drink0206 (简单) 2017-08-21 08:27:00
跪着看文…
作者: l17 (Alpha ILCE-7s) 2017-08-21 08:56:00
Campbell生物课本有写这段XDD
作者: zack2004 (~夜晚的星空~) 2017-08-21 09:01:00
我的天鹅啊！我跪着看完！
作者: attdave (用尽一生的爱) 2017-08-21 10:08:00
有神快拜看到Retinal这个字我直觉想到Retina萤幕，或许iphone9真的可以把HDR作到完美
作者: aaa123867 (弑夜暗杀) 2017-08-21 10:47:00
我的天啊好猛喔…
作者: peterkuok (澳门台GG) 2017-08-21 10:57:00
太神啦
作者: minipc (Toybox) 2017-08-21 11:37:00
可以简化说成眼睛有双感光元件搭配自动ISO吗？再配合脑补处理器,当然超威
作者: Jmoe (Rin0moe) 2017-08-21 13:55:00
多点科普知识XD
作者: tienchunhung (小田田) 2017-08-21 15:08:00
推！精华区了啦！
作者: lantieheuser (lanti) 2017-08-21 16:10:00
推
作者: gwofeng (宫山洋行) 2017-08-21 18:43:00
我也是这么认为
作者: jackeighteen (拍感动人心的照片) 2017-08-21 19:07:00
帮推
作者: lexptt (路路) 2017-08-21 21:10:00
生科推一个ww
作者: jimmy0930 (小苏) 2017-08-21 21:20:00
同是科科人泪推~QQ
作者: Bohm (xxx) 2017-08-22 10:31:00
专业推
作者: justblackJ (...) 2017-08-22 13:02:00
虽然看不懂 但是我先跪了
作者: archon (内湖流川枫) 2017-08-22 14:48:00
\⊙▽⊙/
作者: kiffy (kk) 2017-08-22 15:54:00
好文推
作者: Tsukiinu (狗月) 2017-08-22 15:57:00
推了 我的头好痛
作者: kblover (圣猫天使) 2017-08-22 20:41:00
这篇在公沙小 不对 我是说 跟我想的一样!
作者: insect7913 (insect) 2017-08-22 21:20:00
推
作者: lfjames2003 (狗俊) 2017-08-22 23:13:00
太神了
作者: user1120 (使用者) 2017-08-23 00:38:00
只能推了......
作者: loveadu (Aimer) 2017-08-23 07:57:00
精辟
作者: zaqxswcde88 (NEMO) 2017-08-23 10:37:00
推推~
作者: MSRT 2017-08-23 20:38:00
还没看先推 超帅
作者: smallbear (小小熊) 2017-08-24 12:24:00
推
作者: alger1026 (欧这) 2017-08-26 17:30:00
你是在专业什么啦！XD
作者: kgbb (一抹绽放千年的微笑) 2017-08-27 10:43:00
它深奥了啦
作者: vdfoty 2017-08-29 22:09:00
专业 给推
作者: aquaslove 2017-09-02 13:03:00
推，真的谢谢分享。